电气化铁道远动系统可靠性分析

电气化铁道远动系统可靠性分析摘要DWY型多微机远动系统在精伊霍电气化铁道上安置使用，对该装置进行分析和介绍，并运用系统可靠性数字仿真技术对该系统进行仿真试验，包括系统故障树模型建立，系统仿真程序的编制以及仿真运行，得到了系统的可靠性的一些重要参数，如系统的平均无故障工作时间，系统的可用度等。关键词远动系统可靠性仿真分析一、引言DWY型远动系统和其他远动系统一样可分为三个部分：调度端；远方数据终端RTU；数据通道。图1为远动系统用于精伊霍（精河一伊宁）的典型示意图。调度端为双机冗余系统，由两台微型机组成，双机切换装置用于监视主机运行状态，控制主机与外部设备的连接关系，两台CRT为20”彩色大屏幕图形终端，互为备用打字机LP1、LP2为流水打印机，LP3、LP4为报表打印机，LP5为调机打印机。通道为环形结构，动态备用。具有自动切换故障的能力。RTU为多个STD功能模块板构成。二、DWY型远动系统可靠性分析系统的可靠性问题可以用故障树分析法(FTA)加以求解，当其中包括寿命为非指数分布或任意分布时，或当系统的故障树很大时，用可靠性仿真求解将十分有效，尤其当形咸了系列化的故障树可靠软件后，一般性问题利用这些软件也是非常方便的。故障树就是个系统中事件之间的逻辑关系。因此，我们可以用系统的故障树表示仿真逻辑关系。故障树顶事件即为系统S的失效事件，其底事件即基本部件Zi的失效事件，设系统中共有n个底事件。在引入时间参数变量情况下，故障树的结构函数Y用表示。其中X(t)为Xi，(i=l，2，……n)构成的向量，即有：X(t)=式中Xi表示第i爪底事件的状态变量。即Xi(t)=1在t时刻第i个底事件发生；Xi(t)=0在t时刻第i个底事件未发生。用Y(t)表示顶事件在t时刻的状态变量，则有：Y(t)=1在t时刻顶事件发生；Y(t)=0在t时刻顶事件未发生。且】Y(t)=Y可用概率统计方法估计系统可靠度，失效分布和重要度等。三、可靠性仿真运行步骤1.用蒙特卡罗方法，对n个基本部件寿命进行随机抽样，以取得每一个基本部件故障时间的简单样本。2．通扫故障树找出系统失效时间tkj。3．用区间统计方法进行系统失效的分布统计。四、故障树法可靠性仿真法框图根据故障树表示的系统可靠性模型，利用结构函数，在已知各基本部件的失效分布函数情况下，运用蒙特卡罗方法进行系统仿真运行，最后对可靠性各种估计值进行统计。这是编制计算仿真的算法框图的主要依据及其完成的任务。故障树法可靠性仿真算法框图2。五、DWY型远动系统可靠性分析系统可靠性建摸实质上就是建立系统失效的故障树。在此之前，要明确系统的构成，全面查清引起故障的原因和事实真相，评价各种故障原因对系统故障的影响程度，然后运用理论符号和逻辑推理对复杂的故障逐个地、系统地进行分析，找出原因及其间的因果关系，选取顶事件，建立故障树。DWY远动系统是比较复杂的系统，它除了具有一般系统的特征外，还有它的特殊性，即部件具有非指数失效分布以及非指数维修分布，相关失效和冗余旁联系统。因此在建立模型时必须兼顾这些因数。我们选取系统S失效为顶事件，那么引起系统失效有三个方面原因：1）硬件失效。由于硬件的损耗，设置不合理等引起故障。2）软件失效。由于支持软件的使用环境及软件自身的原因引起的失效。3）环境失效，指系统在严格的工作环境和工作条件下工作时，例如温度，电磁干扰，挤压碰撞引起的故障，我们定义其为环境失效。每一种情况产生，都会引起系统失效。根据DWY型远动系统的硬件构成，其硬件故障可能发生在不同的区段，按照系统的构成，可分为三个部分：1）调度端失效；2)信道失效；3)RTU失效。每一部分失效都会引起系统硬件失效，因此用或门连接。根据以上原则可建立系统的可靠性（故障）逻辑关系图，如图3。各个子系统（调度端、RTU、通道）的可靠性逻辑关系图也可仿上图建立。六、结束语通过对电铁远动系统的软件和硬件的分析以及系统可靠性仿真运行，我们得到的理论结果与实际情况基本相符。影响系统可靠性主要取决于系统的硬件和软件。DWY型远动系统在硬件上采冗余旁备的方式，并且采用高度集成化的板块结构，使系统的可靠性大大增加，软件上采CRC编码，结构化模块等方式。这些都起到很好的作用。要进一步提高系统的可靠性，在系统的构成(Compositeconfiguration)上，采用分布式控制优于集中式控制，对远动系统可以增加一些当地功能，软件上除了结构化设计外，可以从提高软件可测试性和软件测试自动化方面加以考虑。